【正文】 ┊ 吉林師范大學應(yīng)用工程學院畢業(yè)論文 第 25 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 通常的 步進電機 控制方法是采用 CPU(。當電機控制部分被輸入正轉(zhuǎn)信號時，在 MC33033 芯片的 3 端為高電平信號， U2A 光電隔離不會導通，U2B 光電隔離可以導通，此時 L2 發(fā)光二極管會發(fā)光，表示正轉(zhuǎn)，高電平將通過 RP二級管 D2 進入到 MC33033 的 9 端，其電壓可以通過滑動變阻器 RP2 來調(diào)整，而 MC33033 的 9 端是振蕩波，將會利用 PWM 原理對 8與 9 進行比較來控制 Q4 的輸出脈沖波形，從而調(diào)整電動機正轉(zhuǎn)時的端電壓，實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)調(diào)速。這就是電機部分如何實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止以及正反轉(zhuǎn)分別調(diào)速的原理。 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)信號經(jīng)過邏輯門接入 MC33033 的 3 端，如果該端為高電平時， MC33033 將使 AT 輸出高電平，開關(guān) Q1 導通，同時 CB 端輸出 PWM調(diào)制波形，開關(guān) Q4 相應(yīng)地動作，從而實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)并進行速度調(diào)整；反之， MC33033 將使 AB 輸出高電平，開關(guān) Q2 導通，同時 CT 端輸出 PWM 調(diào)制波形，開關(guān) Q3 相應(yīng)地動作，從而 實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)并進行速度調(diào)整。 MC33033 應(yīng)用到 自動門的電機控制。周期電流限制 (3A 電機電流 )是由電阻 R 到地之間的 100mV 門限電壓來完成的。當控制器的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)為邏輯0 時，輸入碼使右上角 Q 和左下角 Q 產(chǎn)生驅(qū)動。的傳感器相位中任選； 利用 MC33033 也可以設(shè)計出電機的速度控制電路?；?120176。此外， MC33033 還具有如下特點： (1) 具有 10～ 30V 的寬電源電壓范圍； (2) 具有欠壓鎖定功能； (3) 可提供 帶有溫度補償?shù)幕鶞孰妷涸矗? (4) 帶有為閉環(huán)控制提供的誤差放大器； (5) 與 MC33033 組合可控制三相橋式高電流驅(qū)動器； (6) 具有周期 — 周期電流限制功能； ┊ 吉林師范大學應(yīng)用工程學院畢業(yè)論文 第 24 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (7) 具有熱開關(guān)斷功能； (8) 可在 60176。 電機控制電路設(shè)計 為了使電機的控制簡便可靠 ,使用了電機專用控制芯片 MC33033 ,該芯片是 MOTORLA 公司生產(chǎn)的一種高性能 直流 電機控制器 ,可對 步進 電機速度進行開環(huán)和閉環(huán)控制 ,亦可分別對電機正反轉(zhuǎn)進行調(diào)速 .MC33033 內(nèi)含三個集電極開路的頂部驅(qū)動器和為 MOSFET驅(qū)動電源而設(shè)計的三個高電流推拉式底部驅(qū)動器 .控制以及正反轉(zhuǎn)的分別調(diào)速 [5 7 ] . MC33033 電機控制器的內(nèi)部電路由轉(zhuǎn)子位 置譯碼器、基準電壓源、振蕩器、誤差放大器、脈沖寬度調(diào)制器 ( PWM) 以及欠壓鎖定、過流限制、熱關(guān)斷和輸出驅(qū)動電路組成 . 若在傳感器的輸入端 (pin4 ,pin5 ,pin6) 加上某個輸入碼 ,如 100 ,則當控制器的正轉(zhuǎn) / 反轉(zhuǎn)引腳為邏輯 1 時 ,輸入碼使輸出2 ,15 產(chǎn)生驅(qū)動 ,當控制器的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)為邏輯 0 時 ,輸入碼使輸出 20 ,17 產(chǎn)生驅(qū)動 . MC33033 該芯片內(nèi)含轉(zhuǎn)子位置譯碼器，并可為傳感器工作提供帶有溫度補償?shù)膮⒖蓟鶞孰妷骸? ┊ 吉林師范大學應(yīng)用工程學院畢業(yè)論文 第 23 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 8 章 用單片機和 CPLD 實現(xiàn)步進電機的控制 步進電機 是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的伺服執(zhí)行器件。在反轉(zhuǎn)時也如此。21H 單元各位為反轉(zhuǎn)標志位。為使步進電機在換向時能平滑過渡，不至于產(chǎn)生錯步，應(yīng)在每一步中設(shè)置標志位。 當上電或按下復位鍵 KR 后， AT89C2051 先檢測撥碼開關(guān) KX、 KY 的狀態(tài)，根據(jù) KX、 KY 的不同組合，進入不同的工作方式。 方式 2 為串行通訊方式：上位機 (PC 機或單片機 )將控制命令發(fā)送給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)控制命令自行完成有關(guān)控制過程。 該驅(qū)動器根據(jù)撥碼開關(guān) KX、 KY 的 不同組合有三種工作方式供選擇： 方式 1 為中斷方式： (INT1)為步進脈沖輸入端， 為正反轉(zhuǎn)脈沖輸入端。 ┊ 吉林師范大學應(yīng)用工程學院畢業(yè)論文 第 22 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 在 50Ω 外接電阻上并聯(lián)一個 200μF 電容，可以改善注入步進電機繞組的電流脈沖前沿，提高了步進電機的高頻性能。 RL1RL4 為繞組內(nèi)阻， 50Ω 電阻是一外接電阻，起限流作用，也是一個改善回路時間常數(shù)的元件。 L1 為步進電機的一相繞組。 AT89C2051 將控制脈沖從 P1 口的 輸出，經(jīng) 74LS14 反相后進入 9014，經(jīng) 9014 放大后控制光電開關(guān)，光電隔離后，由功率管 TIP122 將脈沖信號進行電壓和電流放大，驅(qū)動步進電機的各相繞組。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可 以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精 。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。而 0、 3 號齒和 A、 B 相繞組產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 A、 D 相繞組table align=lefttbodytrtd id=Adimg/td/tr/tbody/table磁極產(chǎn)生錯齒。開始時，開關(guān) SB 接通電源， SA、 SC、 SD 斷開， B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3 號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的 4 號齒就和 C、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 D、 A 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。 ┊ 吉林師范大學應(yīng)用工程學院畢業(yè)論文 第 21 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 7 章 步進電機的工作原理 該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。 時 ＊當輸入 1000 個脈沖 數(shù)（即 1000PULSE），此時之移動量會是 1800176。 ）＝ 步進電機分辨率（ 176。而移動量的大小，是依照電機分辨率的大小與輸入的脈沖數(shù)來決定。 （ 2）脈沖速度3000PPS，即相當于電機的運轉(zhuǎn)速度 180RPM。 → rev/min = pulse/sec 60 1/ 分割數(shù) 實例：五相半步級角 176。 RPM 與 PPS 的單位不同，所以于轉(zhuǎn)換的過程中要先將 PPS的秒鐘乘以 60 變?yōu)榉昼? 。 電機的運轉(zhuǎn)速度（ RPM）與脈沖速度（ PPS，又稱 Hz）間的關(guān)系式如下： 電機的運轉(zhuǎn)速度（ RPM）＝ 脈沖速度（ PPS 或 Hz） 60 247。 所以步進電機系統(tǒng)構(gòu)成簡單，不需要速度感應(yīng)器（ ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機）、位置傳感器（ SENSOR），即能依照脈沖產(chǎn)生器所輸入的脈沖來做到速度及位置的控制。 ：依控制器所投入的脈沖信號指令，提供電流來驅(qū)動步進電機動作。 步進電機的驅(qū)動系統(tǒng) 步進電機在單單僅給予電壓時，電機是不會動作的，必須透過脈波產(chǎn)生器提供位置（脈波數(shù)）、速度的脈波信號指令，┊ 吉林師范大學應(yīng)用工程學院畢業(yè)論文 第 20 頁 共 50 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 以及驅(qū)動器驅(qū)動電流流過電機內(nèi)部線圈、依順序切換激磁相序的方式才能夠讓電機運轉(zhuǎn)。 (3)最大響應(yīng)頻率：在無負載、負荷慣性為 0 時，電機所能夠響應(yīng)之最快的速度 。也就是指電機在通電但無輸入脈沖信號的情況下，其所具備的保持轉(zhuǎn)矩即稱為激磁最大靜止轉(zhuǎn)矩。 步進電機的速度 —轉(zhuǎn)矩特性 速度 轉(zhuǎn)矩特性取決于電機及驅(qū)動器，尤其與所搭配的驅(qū)動器有著極大的影響；使用的驅(qū)動器不同，特性上的差異也就會有明顯的不同。 開回路控制、不必依賴傳感器定位： 步進電機的控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，不需要速度感應(yīng)器（ ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機）及位置傳感器（ SENSOR），就能以輸入的脈波做速度及位置的控制。 具定位保持力：步進電機在停止狀態(tài)下（無脈波信號輸入時），仍具有激磁保持力，故即使不依靠機械式的剎車，也能做到停止位置的保持。 ）以內(nèi)，且無累計誤差，故可達到高精度的定位控制。3 分（ 177。 （全步級） /176。 步進電機的特征 高精度的定位：步進電機最大特征即是能夠簡單的做到高精度的定位控制。 等幾種。 、 15176。 及 176。依轉(zhuǎn)子材質(zhì)區(qū)分，其步進角有 45176。 。 ?) 轉(zhuǎn)子以軟鐵加工成齒狀，當定子線圈不加激磁電壓時，保持轉(zhuǎn)矩為零，故其轉(zhuǎn)子慣性小、響應(yīng)性佳，但其容許負荷慣性并不大。 ，甚至更小，精度容易保證，起動和運行頻率較高，但功耗較大，效率較低。這種步進電動機步矩角可做到 1176。缺點是起動頻率和運行頻率較低。A相斷電、 B 相繞組通電時，就產(chǎn)生一個新的磁場方向，這時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一角度而位于新的磁場方向上，被激勵相的順序決定了轉(zhuǎn)子運動方向。永磁式步進電動機由四相繞組組成。螺線管線圈通電時將產(chǎn)生磁力，推動其鐵心心子運動，通過齒輪機構(gòu)使輸出軸轉(zhuǎn)動一角度，通過抗旋轉(zhuǎn)齒輪使輸出轉(zhuǎn)軸保持在新的工作位置；線圈再通電，轉(zhuǎn)軸又轉(zhuǎn)動一角度，依次進行步進運動。 步進電動機分為機電式及磁電式兩種基本類型。 步進電動機的驅(qū)動電源由變頻脈沖信號源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由此驅(qū)動電源向電機繞組提供脈沖電流。每輸入一個脈沖信號，步進電動機前進一步，故又稱脈沖電動機 。 第 6 章 步進電機的發(fā)展和應(yīng)用 把電脈沖信號變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的微特電機。而幀格式與方式 2 樣為 11 位一幀。方式 2 的波特率固定，只有兩種選擇，為振蕩率的 1/64 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位選擇。 方式 2 ：采用這種方式可接收或發(fā)送 11 位數(shù)據(jù)，以 11 位為一幀，比方式 1 增加了一個數(shù)據(jù)位，其余相同。在這種方式下，數(shù)據(jù)從 RXD 端串行輸出或輸入，同步信號從 TXD 端輸出，波特率固定不變，為振蕩率的 1/12 。 中斷響應(yīng)的條件 CPU 響應(yīng)中斷的條件有： （ 1 ）有中斷源發(fā)出中斷請求； （ 2 ）中斷總允許位 EA=1 ，即 CPU 開中斷； （ 3 ）申請中斷的中斷源的中斷允許位為 1 ，即沒有被屏蔽。 ┊ 吉林師范